JP2004155223A

JP2004155223A - 電動パワーステアリング装置用ウォームホイール

Info

Publication number: JP2004155223A
Application number: JP2002320280A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Iwano; 敏行岩野
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2002-11-01
Filing date: 2002-11-01
Publication date: 2004-06-03

Abstract

【課題】ウォームとの噛合面の潤滑性向上を図った電動パワーステアリング装置用ウォームホイールを提供する。
【解決手段】ギヤリング５３の外周にはホブカッタ（図示せず）により多数の歯６１が切削形成されている。ホブカッタには、潤滑剤保持溝形成用の凸部が設けられている。そのため、ホブカッタにより歯６１が切削される際には、ホブカッタの切削軌跡に略沿った一対の潤滑剤保持溝６３が歯面６５に形成される。本実施形態の場合、潤滑剤保持溝６３の深さは１ｍｍ以下であり、その間隔は５ｍｍ以下に設定されている。
【選択図】図５

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、合成樹脂製の歯面を有する電動パワーステアリング装置用ウォームホイールに係り、詳しくは、ウォームとの噛合面の潤滑性向上を図る技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用の操舵系では、外部動力源を用いて操舵アシストを行わせる、いわゆるパワーステアリング装置が広く採用されている。
従来、パワーステアリング装置用の動力源としては、ベーン方式の油圧ポンプが一般に用いられており、この油圧ポンプをエンジンにより駆動するものが多かった。ところが、この種のパワーステアリング装置は、油圧ポンプを常時駆動することによるエンジンの駆動損失が大きい（最大負荷時において、数馬力〜十馬力程度）ため、小排気量の軽自動車等では走行燃費が低下することが避けられなかった。そこで、これらの問題を解決するものとして、電動モータを動力源とする電動パワーステアリング装置が近年注目されている。電動パワーステアリング装置では、電動モータの電源に車載バッテリを用いるために直接的なエンジンの駆動損失（油圧ポンプに係るエンジンの駆動損失）が無く、電動モータが操舵アシスト時にのみに起動されるために走行燃費の低下も抑えられる他、走行速度等に応じた電子制御が極めて容易に行える等の特長を有している。
【０００３】
電動パワーステアリング装置では、電動モータに比較的高回転・低トルクのものが使用されるため、電動モータとステアリングシャフトとの間に減速機構が組み込まれる。減速機構としては、一組で大きな減速比が得られること等から、ウォームとウォームホイールとからなるウォーム減速機構が用いられることが多い。ウォームは電動モータの回転軸に連結される一方、ウォームに噛み合うウォームホイールはアウトプットシャフトに外嵌され、これらがギヤハウジング内に配置される。また、ウォームホイールには、伝達効率の低下抑制、駆動騒音の低減等を図るべく、金属製ホイール（芯金）の外周部に合成樹脂製のギヤリングを固着させたものが一般に用いられている（例えば、特許文献１〜３参照）。また、ウォームホイールの歯を構成する合成樹脂に高密度ポリエチレンを添加し、自己潤滑性を向上させたものがある（例えば、特許文献４参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−３０１５０１号公報（第１〜４頁、図２，図３）
【特許文献２】
特開２０００−３２９２１７号公報（第３頁、図４，図７，図８）
【特許文献３】
特開２００１−２０６２３０号公報（第４頁、図４，図６，図８）
【特許文献４】
特開平８−７４９６９号公報（第２頁、図１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述したウォーム減速機構では、合成樹脂製のウォームホイールの歯と金属製ウォームとが噛み合い、両者の噛合面はグリース等の潤滑剤（以下、グリースに代表させる）により潤滑される。ところが、ウォーム減速機構では、ウォームとウォームホイールとが滑りを伴って動力を伝達するため、噛合面におけるグリースの介入性が甚だ悪く、公知のギヤ式減速機構中でも耐久性が良くないという問題があった。これを補う方法として、ウォームホイールの歯を構成する合成樹脂に高密度ポリエチレンを添加し、自己潤滑性を向上させたものがあった（例えば、特許文献４参照）。また、高密度ポリエチレンをウォームホイール用の合成樹脂に添加することは、合成樹脂の物性を変化させ、ウォームホイールの物理強度等を低下させる虞があった。尚、ウォーム減速機構に使用されるグリースに有機モリブデンやＰＴＦＥ（四弗化エチレン）等の固体潤滑剤を配合させ、噛合面の極圧性能等を向上させることも考慮されたが、製品コストが上昇する等の問題があった。
【０００６】
本発明は、上記状況に鑑みなされたもので、ウォームとの噛合面の潤滑性向上を図った電動パワーステアリング装置用ウォームホイールを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１の発明では、電動パワーステアリング装置の動力伝達機構の構成要素として用いられ、歯が合成樹脂により形成されたウォームホイールであって、歯面に潤滑剤保持溝が設けられたものを提案する。
【０００８】
請求項１の発明では、ウォームホイールがウォームと噛み合う際に、潤滑剤保持溝から潤滑剤が浸出し、噛合面の潤滑が安定して行われる。
【０００９】
また、請求項２の発明では、請求項１の電動パワーステアリング装置用ウォームホイールにおいて、前記歯がホブカッタにより切削成形されたものを提案する。
【００１０】
請求項２の発明では、例えば、ホブカッタに潤滑剤保持溝形成用の凸部を設けたり、ホブカッタのすくい角を変化させることにより、ウォームホイールの歯面に潤滑剤保持溝が刻設される。
【００１１】
また、請求項３の発明では、請求項１または２の電動パワーステアリング装置用ウォームホイールにおいて、前記潤滑剤保持溝が前記ホブカッタの切削軌跡に略沿って形成されたものを提案する。
【００１２】
請求項３の発明では、ウォームホイールがウォームと噛み合う際に、潤滑剤保持溝から潤滑剤が浸出し、噛合面の潤滑が安定して行われる。
【００１３】
また、請求項４の発明では、請求項１または２の電動パワーステアリング装置用ウォームホイールにおいて、前記潤滑剤保持溝が前記歯の歯すじに略平行に形成されたものを提案する。
【００１４】
請求項４の発明では、ウォームホイールがウォームと噛み合う際に、潤滑剤保持溝から潤滑剤が浸出し、噛合面の潤滑が安定して行われる。
【００１５】
また、請求項５の発明では、請求項１〜４の電動パワーステアリング装置用ウォームホイールにおいて、前記歯の原型が型成形され、前記潤滑剤保持溝の原型が当該型成形時に形成されたものを提案する。
【００１６】
請求項５の発明では、例えば、ウォームホイールの外周にヘリカルギヤと凹条が射出成形された後、ホブカッタにより歯を切削形成することにより潤滑剤保持溝が出現する。
【００１７】
また、請求項６の発明では、請求項１〜４の電動パワーステアリング装置用ウォームホイールにおいて、前記歯の原型が型成形され、前記潤滑剤保持溝が当該型成形後に形成されたものを提案する。
【００１８】
請求項６の発明では、例えば、ウォームホイールの外周にヘリカルギヤが射出成形された後、ホブカッタにより歯を切削形成する際に潤滑剤保持溝も刻設される。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１は、第１実施形態に係るステアリング装置の車室側部分を示す側面図であり、同図中の符号１はステアリングコラムを示す。ステアリングコラム１は、ピボットピン３とチルト調整機構５とを介して、車体側構造部材７，９に固定されている。ステアリングコラム１には、その内部にステアリングアッパシャフト１１が回動自在に支持されると共に、下部に電動モータ１３やギヤハウジング１５，アウトプットシャフト１７等からなる電動アシスト機構１９が一体化されている。
【００２０】
ステアリングアッパシャフト１１の後端にはステアリングホイール２１が取り付けられており、運転者がステアリングホイール２１を回動させると、その回転力が電動アシスト機構１９により増大されてアウトプットシャフト１７に伝達される。図１中、符号２５は自在継手２７を介してアウトプットシャフト１７の前端に連結されたロアステアリングシャフトを示す。また、符号２９はステアリングコラム１を覆うコラムカバー、符号３１は車室とエンジンルームとを区画するダッシュボード、符号３３はチルトレバーをそれぞれ示す。
【００２１】
図２（図１中のＡ部拡大断面図）に示したように、アウトプットシャフト１７にはウォームホイール４１が外嵌・固着されている。ウォームホイール４１は、電動モータ１３の図示しない回転軸に接続されたウォーム４３と噛み合っており、電動モータ４３の回転が減速されてアウトプットシャフト１７に伝達される。本実施形態の場合、電動モータ１３は、ウォームホイール４１の後方に配置されたトルクセンサの出力信号に基づき駆動されるが、ここではその説明を省略する。
【００２２】
第１実施形態のウォームホイール４１は、図３（正面図）および図４（縦断面図）に示したように、金属製ホイール（以下、単にホイールと記す）５１の外周に合成樹脂製ギヤリング（以下、単にギヤリングと記す）５３を固着させることにより形成されている。本実施形態の場合、ホイール５１は冷間鍛造成形品であり、その回転中心にアウトプットシャフト１７が嵌合する軸孔５４を有する円筒状のボス５５と、ボス５５の外周から延設された略Ｌ字断面形状を有するリム５７とから構成されている。一方、ギヤリング５３は、ナイロンやポリアセタール、フェノール等の合成樹脂を素材としており、ホイール５１を図示しない金型内にセットした後、射出成形によりリム５７の周囲を覆う形に形成されている。
【００２３】
図５は第１実施形態に係るウォームホイール４１（ギヤリング５３）の要部拡大斜視図である。第１実施形態では、ギヤリング５３は、ホイール５１の外周に円環状に射出成形された後、ホブカッタ（図示せず）により多数の歯６１を切削することにより形成されている。ホブカッタは、周知のようにウォーム４３より大きな径寸法のカッタであるが、本実施形態の場合潤滑剤保持溝形成用の凸部が設けられている。そのため、ホブカッタにより歯６１が切削される際には、ホブカッタの切削軌跡に略沿って一対の潤滑剤保持溝６３が歯面６５に形成される。本実施形態の場合、潤滑剤保持溝６３の深さは１ｍｍ以下であり、その間隔は５ｍｍ以下に設定されている。尚、ホブカッタに潤滑剤保持溝形成用の凸部を設ける代わりに、ホブカッタのすくい角を変化させることによっても、歯６１に潤滑剤保持溝６３を形成することも可能である。
【００２４】
第１実施形態ではこのような構成を採ったことにより、電動アシスト機構１９の作動時には、潤滑剤保持溝６３に保持されたグリースがウォームホイール４１とウォーム４３との噛合面に浸出・供給され、長期に亘る運転が行われてもウォームホイール４１やウォーム４３の摩耗等が生じ難くなった。
【００２５】
図６は第２実施形態に係るウォームホイール４１（ギヤリング５３）の要部拡大斜視図である。第２実施形態のギヤリング５３は、第１実施形態とは異なり、射出成型により所定のモジュールを有するヘリカルギヤを形成した後、ホブカッタによりヘリカルギヤを原型として歯６１が切削形成される。本実施形態の射出成形型（図示せず）には潤滑剤保持溝形成用の凸条が形成されており、ヘリカルギヤの成形と同時にその歯すじに略沿った一対の凹条も形成される。切削代を凹深さより浅くしたホブカッタにより切削を行うことで、歯６１には凹条が原型となった一対の潤滑剤保持溝６３が出現する。尚、本実施形態では、ヘリカルギヤの成形時に潤滑剤保持溝６３の基となる凹条を形成するようにしたが、成形後に切削加工により潤滑剤保持溝６３を形成するようにしてもよい。第２実施形態の作用も上述した第１実施形態と同様である。
【００２６】
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明の態様は上記実施形態に限られるものではない。例えば、上記実施形態では合成樹脂を射出成形することによりギヤリングを形成するようにしたが、粉末合成樹脂を用いてトランスファ成形法等によりギヤリングを形成するようにしてもよい。また、歯面に形成する潤滑剤保持溝の本数は１本であってもよいし、３本以上であってもよい。また、潤滑剤保持溝は、潤滑剤の保持が行えるものであれば、連続したものでなくても（断続的なものでも）よいし、その深さや間隔等が一定でなくてもよい。更に、ホイールやギヤリングの具体的形状やそれらの素材についても、本発明の主旨を逸脱しない範囲であれば、適宜変更可能である。
【００２７】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明に係るウォームホイールによれば、電動パワーステアリング装置の動力伝達機構の構成要素として用いられ、歯が合成樹脂により形成されたウォームホイールであって、歯面に潤滑剤保持溝が設けられたものとしたため、ウォームホイールがウォームと噛み合う際に、潤滑剤保持溝から潤滑剤が浸出し、噛合面の潤滑が安定して行われてウォームやウォームホイールが摩耗し難くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るステアリング装置の車室側における構造を示す説明図である。
【図２】図１中のＡ部拡大断面図である。
【図３】第１実施形態に係るウォームホイールの正面図である。
【図４】第１実施形態に係るウォームホイールの縦断面図である。
【図５】第１実施形態に係るウォームホイールの要部拡大斜視図である。
【図６】第２実施形態に係るウォームホイールの要部拡大斜視図である。
【符号の説明】
１‥‥ステアリングコラム
１３‥‥電動モータ
１５‥‥ギヤハウジング
１７‥‥アウトプットシャフト
１９‥‥電動アシスト機構
４１‥‥ウォームホイール
４３‥‥ウォーム
５１‥‥金属製ホイール
５３‥‥合成樹脂製ギヤリング
６１‥‥歯
６３‥‥潤滑剤保持溝
６５‥‥歯面

Claims

電動パワーステアリング装置の動力伝達機構の構成要素として用いられ、歯が合成樹脂により形成されたウォームホイールであって、
歯面に潤滑剤保持溝が設けられたことを特徴とする電動パワーステアリング装置用ウォームホイール。
前記歯がホブカッタにより切削成形されたことを特徴とする、請求項１記載の電動パワーステアリング装置用ウォームホイール。
前記潤滑剤保持溝が前記ホブカッタの切削軌跡に略沿って形成されたことを特徴とする、請求項１または２記載の電動パワーステアリング装置用ウォームホイール。
前記潤滑剤保持溝が前記歯の歯すじに略平行に形成されたことを特徴とする、請求項１または２記載の電動パワーステアリング装置用ウォームホイール。
前記歯の原型が型成形され、前記潤滑剤保持溝の原型が当該型成形時に形成されたことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の電動パワーステアリング装置用ウォームホイール。
前記歯の原型が型成形され、前記潤滑剤保持溝が当該型成形後に形成されたことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の電動パワーステアリング装置用ウォームホイール。